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大自然的鬼斧神工:蝴蝶也是“转基因”

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来源:生物谷 2015-09-29 10:10

来自法国巴伦西亚大学和图伦大学的研究小组发现,来自于寄生蜂的基因存在于许多种蝴蝶的基因组中。这些基因通过一种寄生蜂相关的病毒,从而水平转移到这些蝴蝶的基因组中。似乎这些来自寄生蜂的基因已经被蝴蝶基因组

 

2015年9月28日/生物谷BIOON/--来自法国巴伦西亚大学和图伦大学的研究小组发现,来自于寄生蜂的基因存在于许多种蝴蝶的基因组中。这些基因通过一种寄生蜂相关的病毒,从而水平转移到这些蝴蝶的基因组中。似乎这些来自寄生蜂的基因已经被蝴蝶基因组“驯化”,并可能被用来发挥作用,来保护蝴蝶抵抗他致病病毒。这些研究结果,发表在《PLoS Genetics》上。

这些研究结果表明,不同种类的蝴蝶(包括大红斑蝶),都是在进化的过程中存在着自然产生的转基因生物(GMO)。这一新奇发现,表明了自然界可能存在着因为基因的水平转移而产生转基因生物。这种水平的基因转移可能突破生殖隔离,而借助第三种生物(如寄生蜂病毒)或者不借助第三种生物,而完成亲缘关系遥远的两种物种间的基因转移。这无疑再次拓宽了人们对于昆虫的认识。大自然又一次向人类展示了其无限的想象力。

为了繁育后代,绒茧蜂将自己的卵产在多种蝴蝶的幼虫(毛毛虫)体内,与此同时还会注入一种昆虫病毒(茧蜂病毒),来规避毛毛虫的免疫反应,保证产的卵不会被毛毛虫的免疫系统当做外来物而清除掉。病毒能够整合到寄生毛毛虫基因组,进而控制毛毛虫的发育,使绒茧蜂的幼虫在寄主毛毛虫体内顺利长大。

科研人员们在一些蝴蝶和蛾子基因组内都检测到了病毒基因的存在。这些基因被认为能够帮助蝴蝶和蛾子来抵御一些病毒,似乎这些基因都被很好地驯化了。而这些被驯化的基因,并不只限于病毒基因组,还有一些可能起源于寄生蜂。考虑到自然界存在着大量寄生蜂的种类,而且针对这些寄生蜂的病毒也有很多种类,因此科学家认为,这种从蜂类到蝶类(或蛾类)的水平基因转移可能是相当常见和多样化的。

英国瑞丁大学的进化生物学家Louise Johnson博士是这样评论这个研究的,他说:“这是一个非常有趣的研究。我们已经知道,病毒可以在物种之间移动宿主的基因。其实,我们也使用病毒的这种特性,来当做转基因技术。而且我们也知道,动物可能会从它们的寄生虫那获得某些基因。而在这个研究中,这种“三步走”的基因洗牌,则是一个特别清、聪明的例子:寄生蜂使用病毒来攻击蝴蝶,但这些病毒也允许蝴蝶获得来自寄生蜂的基因。很明显,这些被“窃取的基因”对于蝴蝶是有益的,所以自然发生的基因转移帮助蝴蝶能够更好地生存下来。从我的角度来看,作为一个进化的生物学家,它也是一个完美的例子,这说明了进化充满了神奇,还有很多未知等待解答。”

实际上,物种间基因转移已经不是第一次被发现了。今年四月份的一项研究指出,来自世界范围内的所有种类的木薯(在国内不同地区又称甜薯、苕、番薯、红薯、山药等等),其基因组都携带了某种细菌(土壤农杆菌)的基因成分。而这种细菌,则在现代分子生物学实验室中常常被作为转基因工程的载体(参考来源:Horizontal gene transfer: Sweet potato naturally 'genetically modified')。

 

这个研究以及以前的研究都表明了,物种之间的基因转移,在自然界中发生的频率似乎并不低。如蝴蝶的例子,在进化历史中,如果一个被转移基因对于动物或植物的生存有益,那么它通常是会保留在动物或者植物基因组中的。

随着越来越多的高通量基因组分析的完成,可能还会有很多这样的例子被发现。这些基因转移的研究都说明,“自然”的转基因生物的出现,或者换句话说,生物体携带的来自其他物种的基因,可能就是非常自然、非常频繁发生的。

转基因技术的反对者时常会争辩说,生物体之间的基因转移是“非自然的”,因此违背了“伦理原则”。但是这项新的研究显示,转基因争论似乎显得很无力,因为大自然中已经发生了“自然的”转基因生物。这应该要引起人们的思考,为什么自然界的“转基因”会发生,然后是为什么会持续存在?似乎这些“自然的”转基因生物获得了某些优势,能够很好地生存下来。在实验室中的转基因技术却面对质疑声音越来越大的时候,我们的“人工的”转基技术因应该何去何从呢?(生物谷Bioon.com)

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信息来源:

Naturally occurring 'GM' butterflies produced by gene transfer of wasp-associated viruses

Science Midea Center:expert reaction to new study on ‘naturally occurring GM butterflies’

Horizontal gene transfer: Sweet potato naturally 'genetically modified' 

PLOS Genetics:Recurrent Domestication by Lepidoptera of Genes from Their Parasites Mediated by Bracoviruses.

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